配电网消弧柜接地系统运行控制技术研究

论文摘要

配电网70%的故障为线路单相接地故障，而大部分的单相接地故障又是瞬时性弧光接地故障。为消除故障点的弧光过电压，国内外广泛采用中性点经消弧线圈接地的运行方式，以达到熄弧的目的。随着配电网规模的扩大，电网发生故障时系统对地电容电流增大，必须加大消弧线圈的容量实现对电容电流的补偿，成本显著提高。而消弧柜技术不需要对电容电流进行实时监控和补偿，具有消弧效果明显，投切动作快，成本低等优点。但当发生变压器、高压电动机等接地故障时，投入消弧柜会使变压器内部绕组短路，产生很大的短路电流，导致变压器烧毁等严重事故的发生。为解决中低压配电网消弧柜技术在接地故障中的应用问题，通过分析系统故障前后变压器出口、各线路首端序电流的变化特点，提出了基于零序电流和负序电流的故障辨识技术；综合两种故障辨识技术的优点，采用信息融合技术对两种故障进行优缺互补，提出了消弧柜动作前的运行控制策略；考虑系统不对称和各种扰动等的影响，针对可能会出现辨识错误而使消弧柜误动的情况，对消弧柜动作后各种故障情况下系统的序电流进行分析，判断消弧柜动作是否正确。并对消弧柜进行相应的控制，提出了消弧柜动作后的运行控制策略。避免了配电网消弧柜接地系统中变压器烧毁等严重事故的发生。通过MATLA和EMTP仿真验证，消弧柜运行控制理论能有效区分线路单相接地故障、变压器内部故障和线路末端负载变压器故障，并分别控制消弧柜动作和变压器保护动作，避免了消弧柜接地系统中变压器内部故障时消弧柜误动作引起的变压器烧坏等事故的发生，此新型消弧柜控制技术具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 弧光接地的产生及其危害
• 1.2.1 弧光接地的产生原因
• 1.2.2 弧光接地过电压的产生
• 1.2.3 弧光接地过电压的危害
• 1.2.4 弧光接地时电弧对故障点的破坏
• 1.3 配电网现有消弧接地技术
• 1.3.1 现有的电流消弧补偿技术
• 1.3.2 现有的电压消弧技术
• 1.3.3 消弧柜技术的发展与所面临的问题
• 1.4 配电网故障辨识技术与接地保护研究现状
• 1.5 本文所做的主要工作
• 第二章 电压消弧机理及消弧柜在风电场中的应用
• 2.1 接地故障消弧的影响因素
• 2.2 电压消弧机理
• 2.3 消弧柜的工作原理及动作后的电流分析
• 2.3.1 消弧柜的工作原理
• 2.3.2 线路单相接地故障时消弧柜动作后电流分析
• 2.3.3 变压器内部接地故障时消弧柜动作后的电流分析
• 2.3.4 负载变压器发生内部接地故障时消弧柜动作后的电流分布
• 2.4 消弧柜在风电场中的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于零序电流的故障辨识技术
• 3.1 零序电流分析
• 3.1.1 线路单相接地故障时的零序电流分析
• 3.1.2 变压器单相匝地故障时零序电流分析
• 3.1.3 线路末端负载变压器单相匝地故障时零序电流分析
• 3.2 判据
• 3.3 仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于负序电流的故障辨识技术
• 4.1 负序电流分析
• 4.1.1 线路单相接地故障时的负序电流分析
• 4.1.2 变压器单相匝地故障时负序电流分析
• 4.1.3 线路末端负载变压器单相匝地故障时负序电流分析
• 4.2 判据
• 4.3 仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 新型消弧柜运行控制技术
• 5.1 消弧柜动作前的运行控制策略
• 5.2 消弧柜动作后的运行控制策略
• 5.3 仿真分析
• 5.3.1 仿真模型
• 5.3.2 线路故障时消弧柜动作后的仿真
• 5.3.3 变压器内部接地故障消弧柜动作后的仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 本文主要成果
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间完成的论文
• 附录B 攻读硕士学位期间获得的奖励
• 附录C 攻读硕士学位期间申请的专利
• 附录D 攻读硕士学位期间所参与的项目